快手科技音視訊技術亮相ChinaMM 首次公開多媒體傳輸協議KTP

在中國多媒體大會產業前沿論壇，快手科技演算法科學家周超博士發表題為《多媒體傳輸演算法應用和展望》的演講，首次對外公開了其多媒體傳輸協議KTP（Kwai Transport Protocol，快手傳輸協議），該協議解決了重要的內容傳輸問題。以下為周超博士演講的主要內容。

快手的核心理念就是記錄，力圖打造一個簡單、平等、普惠的平臺。在快手，每個人都可以通過記錄和分享來獲得獨特的幸福感，也因此，快手的視訊內容匯聚了中國社會生活的方方面面，被稱為“流動的清明上河圖”。

多樣化的業務對傳輸協議提出的挑戰

如今快手的日活達1.3億，月活超過3億，擁有累計超過70億條原創內容，並且以每天1500萬條的速度在遞增。在使用者使用過程中，上傳視訊、直播推流的體驗直接關係到使用者留存。因此，開發使內容傳輸更穩定、更快速、更實時的傳輸協議，顯得格外重要。

快手的業務形態包括短視訊和直播，由於業務的多樣化，對傳輸協議的要求也各不一樣。

在短視訊業務中，短視訊上傳的成功率與速度對使用者體驗至關重要。在快手，每天都有海量的視訊上傳和播放，並且視訊的解析度達到720p。高解析度提高了視訊的清晰度，卻也給視訊的上傳和播放帶來挑戰。

快手使用者多，分佈廣，短視訊上傳的網路和地理環境更是非常複雜。在一些網路條件苛刻的地方，例如山區、地鐵、鬧市等，要麼基站覆蓋不夠好，要麼人多網路競爭激烈，保證視訊上傳的成功率，對於提升使用者留存和作品數量均有很大的影響。此外，視訊的上傳速度直接決定了上傳耗時，進而會影響使用者上傳的取消率。一般而言，耗時越久，取消率越高，所以視訊的上傳速度也是需要考慮的關鍵指標。

除了短視訊，直播也是快手的主要業務之一。快手的直播使用者規模大，且場景豐富，包括戶外直播、遊戲直播、才藝直播、自拍直播等等。與傳統的一些直播平臺相比，快手主播直播時的物理和網路環境更加多樣化且不可控。此外，快手的直播玩法多樣，雖然都屬於直播的範疇，對傳輸的具體要求卻有很大的差異。

例如，從延遲的角度，遊戲直播能容忍的延遲一般大於普通互動直播，但二者都在秒級範圍內。而直播連麥則對延遲的要求極高，一般不能超過400ms。在清晰度方面，遊戲直播對清晰度的要求則非常高，目前，快手已經支援藍光質量的遊戲直播，而普通互動直播和連麥，對清晰度和解析度的要求則遠遠低於遊戲直播。

無論短視訊上傳，還是直播推流，均是快手內容的源頭。短視訊上傳的成功率和速度，影響了使用者的留存和內容供給量；主播的推流質量，則直接影響成千上萬粉絲的觀看體驗。因此，在各種異構且不可控的網路環境下，保證快手內容生產源頭的服務質量，對於提升快手的總體使用者體驗至關重要。

快手開發多媒體傳輸協議  從內容生產源頭優化使用者體驗

為了滿足多樣的業務需求，同時能進行深度的優化，快手建立了自己的音視訊雲端服務，開發了快手多媒體傳輸協議KTP（Kwai Transport Protocol，快手傳輸協議），從內容產生的源頭優化使用者體驗。

據介紹，快手KTP的設計，涵蓋網路狀態估計、網路傳輸控制、信源通道聯合優化等多個維度，支援動態位元速率自適應、幀率自適應、混合FEC/ARQ、非對稱差錯保護等。

目前，KTP已全面服務於快手的業務，在效能方面，短視訊上傳可以達到抗90%丟包，上傳失敗率相比傳統TCP降低27%，取消率降低23%；在直播連麥時，延遲低於400ms，並且對20%丟包做到無感知；在直播推流場景下，當網路丟包率為零時，KTP直播推流的頻寬利用率比TCP推流提升約25%，隨著丟包率增大，KTP相對TCP的增益越明顯，當網路丟包率增大到20%時，KTP直播推流的頻寬利用率達到TCP推流的六倍。此外，KTP還支援多路複用，可以做到無感知網路切換，比如使用者在WIFI和4G間互相切換時，網路也不會中斷。

KTP是一個面向多媒體業務的傳輸協議，具有很強的擴充套件性，能夠靈活支援各種業務場景，還可以在各個場景之間無縫切換，動態支援各類延時模式。此外，KTP內部各個功能模組相互解耦，能非常容易地整合各種新演算法。依託快手的流媒體大資料系統，能快速通過AB測試，驗證演算法效能。從技術角度來看，KTP是基於UDP而實現的，所有的演算法與策略均在UDP之上，與TCP相比，KTP更加靈活可控。

關於KTP的未來展望

KTP的設計目標是突破地域、網路業務的限制，達到高流暢、高清晰、高可靠、低延遲的內容傳輸，同時在各種極端的弱網環境下能做深度的優化。

為進一步提升使用者體驗，快手計劃在KTP中採用質量自適應技術，通過深度學習的方式，聯合優化應用層與網路層，根據網路情況自適應視訊質量。此外，在消費（播放）端，KTP計劃支援超低延遲的多位元速率自適應方案，進一步降低播放端的卡頓率與延遲，提升觀看體驗。

最後，周超博士表示，快手一直秉持積極開放的心態面對與高校和科研機構的合作，不僅能為科研提供海量的研究資料及支援深度學習的計算資源，同時，完善的大資料系統、監控平臺、KTP協議在快手也都實現了模組化，任何創新的想法都能夠在數億使用者的使用中得到快速的驗證，從而推動相關技術的快速發展。